|
Обзор Snapdragon 820 | Введение
Мобильную индустрию ждал сюрприз, когда компания Apple начала поставки iPhone 5s со специально разработанным 64-битным процессором. Переход на 64-бит был неизбежен, но никто не ожидал, что Apple сделает это так быстро. Не отстала и Qualcomm, чей 64-битный процессор был просто одной из точек на дорожной карте компании. Ввиду отсутствия собственного ядра, Qualcomm взяла штатные ядра ARM Cortex-A53 и Cortex-A57 для своего флагманского процессора
Поскольку начальные условия для работы были далеко не идеальными, получился далеко не идеальный SoC. Еще до официальной премьеры
Но даже несмотря на то, что 810-й SoC был лишь "пробным камнем", он оказался не так уж и плох. GPU Adreno 430 стал быстрее Adreno 420 в платформе
Тем не менее, SoC 810 вызывает лишь чувство разочарования. Чрезмерный тепловой троттлинг сдерживал производительность, заставляя ядра A57 простаивать без нагрузки. В некоторых случаях старые чипы Snapdragon 801 и 805, а также системы A53 среднего уровня, предлагали эквивалентную или более высокую производительность. Положение для флагманского продута было незавидным.
С помощью нового чипа Snapdragon 820 и первого фирменного 64-битного вычислительного процессора Kryo, компания Qualcomm надеется избавиться от этих недостатков. Однако цель Snapdragon 820 заключается не только в повышении производительности. Он предлагает инновационные подходы взаимодействия с пользователем путем применения гетерогенных вычислений, сочетающих в себе уникальные способности каждого процессора – CPU, GPU, DSP и ISP для максимизации производительности и минимизации энергопотребления. Машинное зрение, передовые технологии изображения и виртуальная реальность – вот его целевые приложения.
Zeroth
Новые способности во многом стали возможны благодаря
Технология Qualcomm Scene Detect (обнаружение сцены) – это приложение Zeroth для машинного зрения. Используя гетерогенные вычисления, она применяет нейронные сети для обнаружения сцены, распознавания объектов и сведения шаблоном неподвижных изображений и видео с камеры устройства. Для этой технологии есть много применений, в том числе автоматическая подпись фотографий для облегчения поиска и дополненная реальность. Видеоролик выше демонстрирует основные возможности этой системы.
Эта функция имеет компонент низкого уровня, работающий в ядре Android, и компонент, работающий в защищенной среде исполнения Qualcomm SecureMSM, который вредоносным программам будет намного труднее обойти. Кроме того, благодаря этим двум компонентам Smart Protect может эффективно контролировать системные ресурсы, связь приложений и т.д.
Примеры гетерогенных вычислений
Кроме Zeroth Snapdragon 820 использует гетерогенные вычисления для множества других передовых функций обработки изображения. Одна из демонстраций задействует API OpenCL 1.2 и FastCV для постобработки видеопотока в режиме реального времени, разделения и размывания фона в целях повышения конфиденциальности во время видеоконференции. Объединяя вычислительные мощности CPU и GPU, Qualcomm заявляет о повышении производительности более чем в два раза по сравнению с работой одного центрального процессора, а также о снижении потребления энергии до 40%. Эта же технология используется для улучшения качества панорамных изображений, устраняя швы и артефакты двоения, вызванные движущимися объектами. В дальнейшем приложения могут включать функцию предварительного просмотра видеоэффектов во время записи или улучшать дополненную реальность.
Функция Qualcomm improveTouch, которая также присутствует в SoC
Все эти специализированные процессоры эффективно связывает Qualcomm Symphony System Manager. Согласно Qualcomm, система Symphony предназначена для управления всей системой-на-чипе (SoC) в различных конфигурациях, в которых подбирается самая эффективная комбинация процессоров и специализированных ядер, чтобы работа выполнялась максимально быстро и с минимальным потреблением энергии. Это не простая задача, поэтому нам не терпится увидеть, как это отразиться на времени автономной работы на практике, когда первые продукты поступят в продажу.
Теперь, когда мы понимаем, как Qualcomm видит Snapdragon 820 и будущие SoC (если вы еще не догадались, они будут использовать гетерогенные вычисления), и их возможности, пришло время поближе взглянуть на само железо.
Обзор Snapdragon 820 | Архитектура
Qualcomm предпочитает не раскрывать подробностей строения своих последних процессоров. В отличие от открытой архитектуры ARM, Qualcomm в плане предоставления детальной информации ведет себя как Apple, особенно касательно GPU.
Несмотря на дефицит технических деталей, мы хотим поделиться тем что имеем относительно 64-битного процессора Kryo – самом интересном компоненте Snapdragon 820. Переход от планарного 20 нм техпроцесса HKMG к 14 нм техпроцессу Samsung FinFET должен привести к устранению проблем с нагревом, которые наблюдались в
С усложнением мобильных задач развиваются и мобильные SoC. Одним из параметров, который постоянного меняется, является оптимальное количество процессорных ядер. Например, в Apple A9 используется два процессорных ядра, а в MediaTek Helio X20, установлено десять процессорных ядер в трехкластерной организации big.LITTLE. Вице-президент по маркетингу Qualcomm Тим Макдон говорит, что людям на самом деле не нужно больше четырех ядер. Хотя это заявление, скорее всего, вызовет жаркие споры, оно наверняка связано с тем, что в Qualcomm Snapdragon 820 используется четыре процессорных ядра Kryo в гетерогенной конфигурации из двух кластеров. Базовая архитектура каждого ядра процессора осталась прежней, но сами кластеры оптимизированы для работы на разных частотах и уровнях мощности, наподобие подхода ARM big.LITTLE. Два ядра Kryo в "серебряном" кластере с меньшей потребляемой мощностью работают на частоте до 1,6 ГГц и делят между собой кэш L2 объемом 512 Кбайт. Вторая пара ядер Kryo работает в высокопроизводительном "золотом" кластере с тактовой частотой до 2,2 ГГц и общим кэшем L2 объемом 1 Мбайт. Хотя два кэша второго уровня не распределены между золотым и серебряным кластером, они используют механизм отслеживания для когерентности. В отличие от Apple A9 в SoC Snapdragon 820 не используется кэш третьего уровня. По словам представителей Qualcomm в компании просчитывали возможность использования кэша L3, но в конечном итоге решили, что преимущества не оправдывают дополнительные расходы по потребляемой мощности и занимаемому пространству на кристалле. Qualcomm не разглашает подробности архитектуры Kryo, поэтому мы попытаемся сделать хоть какие-то выводы по результатам наших тестов.
Флагманские SoC Qualcomm Snapdragon 8xx
Snapdragon 820 | Snapdragon 810 | Snapdragon 805 | Snapdragon 801 | |
Производственный процесс | 14nm FinFET | 20nm HKMG | 28nm HPm | 28nm HPm |
Архитектура | ARMv8-A (32/64-bit) | ARMv8-A (32/64-bit) | ARMv7-A (32-bit) | ARMv7-A (32-bit) |
CPU | Qualcomm Kryo (2x @ 2,15 ГГц + 2x @ 1,59 ГГц) | ARM Cortex-A57 (4x @ 2,0 ГГц) + ARM Cortex-A53 (4x @ 1,5 ГГц) [big,LITTLE] | Qualcomm Krait 450 (4x @ 2,65 ГГц) | Qualcomm Krait 400 (4x @ 2,45 ГГц) |
GPU | Qualcomm Adreno 530 @ 624 МГц | Qualcomm Adreno 430 @ 630 МГц | Qualcomm Adreno 420 @ 600 МГц | Qualcomm Adreno 330 @ 578 МГц |
Интерфейс памяти | LPDDR4-1866 2x 32-bit (29,9 Гбайт/с) | LPDDR4-1600 2x 32-bit (25,6 Гбайт/с) | LPDDR3-800 2x 64-bit (25,6 Гбайт/с) | LPDDR3-800/933 2x 32-bit (12,8/14,9 Гбайт/с) |
Процессор сигнала изображения с камеры | два ISP 14-bit (1,5 Гпикс/с , видеосенсоры до 2x 25 Мп) | два ISP 14-bit (1,2 Гпикс/с , видеосенсоры до 55 Мп) | два ISP 12-bit (1,2 Гпикс/с , видеосенсоры до 55 Мп) | два ISP (930 Мп/s , видеосенсоры до 21 Мп) |
Цифровой сигнальный процессор | Hexagon 680 @ менее 1 ГГц | Hexagon V56 @ 800 МГц | Hexagon V50 @ 800 МГц | Hexagon V50 @ 800 МГц |
Интегрированный модем | X12, LTE Cat 12/13, до 600 Мбит/с DL & 150 Мбит/с UL | X10, LTE Cat 9, до 450 Мбит/с | - | MDM9x25, LTE Cat 4, до 150 Мбит/с |
Информации по Kryo мало, а подробных сведений о строении графического процессора Adreno 530 вообще нет. Кроме названия нам известно лишь, что он будет работать при частоте 133-624 МГц. Расспрашивая Qualcomm о новом продукте, мы узнали, что компания сделала множество небольших архитектурных изменений в дизайне, то есть Adreno 530 представляет собой не полную переделку, а плавную эволюцию дизайна Adreno 430. Среди изменений было упомянуто более эффективное применение технологии сжатия данных при передаче информации с/на GPU с целью снижения потребления энергии.
Учитывая внимание Qualcomm к гетерогенным вычислениям совсем не удивительно, что CPU и GPU могут отслеживать кэш-память друг друга для более эффективного обмена данными, так как оба процессора используют 64-битные виртуальные адреса. Учитывая сильный акцент на вычислительные возможности, мы ожидаем, что Adreno 530 еще больше улучшит производительность ALU, к чему Qualcomm стремиться последние несколько поколений.
Adreno 530 имеет поддержку последних графических API, включая OpenGL ES 3.1 + Android Extension Pack, DirectX 12 и Vulkan. Для ускорения тесселяции в нем, как и в Adreno 430, используется отдельный специальный блок.
Snapdragon 820 оснащается совершенно новым вычислительным ядром Kryo, новым GPU Adreno 530, а также новым ISP (